Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN): Tính đến thời điểm cuối năm 2022, tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống đạt khoảng 77.800 MW, tăng 1.180 MW so với năm 2021 (76.620 MW). Trong đó, nhiệt điện than với tổng công suất là 25.312 MW (chiếm tỷ trọng 32,5%), nhiệt điện khí 7.160 MW (chiếm tỷ trọng 9,2%) và nguồn điện từ năng lượng tái tạo bao gồm cả thủy điện đã chiếm 55,4% công suất toàn hệ thống. Trong đó, tổng công suất nguồn điện từ gió và mặt trời là 20.165 MW (chiếm tỷ trọng 26,4%) và thủy điện (bao gồm cả thủy điện nhỏ) là 22.544 MW (chiếm tỷ trọng 29,0%). Cơ cấu công suất nguồn điện toàn hệ thống năm 2021 và năm 2022 (xem hình 1).
Hình 1: Cơ cấu công suất nguồn điện toàn hệ thống năm 2021 và năm 2022
Về sản xuất và cung ứng điện toàn hệ thống năm 2022 đạt 268,442 tỷ kWh, tăng 5,26% so năm 2021, trong đó sản lượng điện năng từ thủy điện đạt 95,054 tỷ kWh, tăng 16,381 tỷ kWh so với năm 2021; điện lượng từ tua bin khí tăng 3,252 tỷ kWh; điện lượng từ năng lượng tái tạo (NLTT) tăng 4,944 tỷ kWh; điện lượng từ nhiệt điện than giảm 13,11 tỷ kWh. Công suất phụ tải cực đại toàn hệ thống năm 2022 là 45.434 MW ngày (21/6/2022), tăng 4,41% so với năm 2021 (43.518 MW). Cơ cấu sản lượng điện năng toàn hệ thống năm 2021 và năm 2022 (xem bảng 1).
Cơ cấu sản lượng điện năng toàn hệ thống năm 2021 và năm 2022, tỷ kWh
Xem hình 1 và bảng 1 cho thấy: Công suất nguồn thủy điện (năm 2022) chỉ chiếm 29% toàn hệ thống điện, nhưng sản lượng điện chiếm tỷ lệ 35,4%; công suất các nhà máy nhiệt điện than (năm 2022) chiếm 32,5% toàn hệ thống và điện năng sản xuất chiếm tỷ lệ 39,1%; tua bin khí có tổng công suất (năm 2022) chiếm 9,2% toàn hệ thống, sản xuất lượng điện đạt tỷ lệ 11% và năng lượng tái tạo với tỷ lệ công suất đặt chiếm 26,4% (năm 2022) toàn hệ thống, nhưng sản lượng điện năng chỉ chiếm 12,93%. Số giờ sử dụng công suất lắp máy các dạng nguồn điện (xem bảng 2).
Số giờ trung bình sử dụng công suất lắp máy của các loại nhà máy điện trong năm 2022.
Việc các nhà máy thủy điện vận hành với số giờ cao hơn mức trung bình (khoảng 4.000h/năm) cho thấy: Năm 2022 có điều kiện thủy văn thuận lợi, mưa nhiều, lưu lượng nước về hồ đảm bảo để nhà máy làm việc đầy đủ công suất thiết kế trong thời gia dài. Do thủy điện làm việc hết công suất thiết kế, đạt được điện lượng lên đến 95.054 triệu kWh nên nhiệt điện và điện khí được giảm thời lượng phát điện và hai loại hình nguồn điện này năm 2022 chỉ có số giờ sử dụng công suất lắp máy ở mức 4.130 - 4.145h/năm, thấp hơn nhiều so với thiết kế là từ 5.000 - 6.000h/năm. Đối với NLTT có số giờ sử dụng trung bình công suất lắp máy khá thấp, chỉ đạt 1.723h/năm.
Rõ ràng, với cơ cấu công suất NLTT (không kể thủy điện) chiếm tỷ trọng 26,4% nhưng số giờ sử dụng công suất đặt bình quân chỉ đạt 1.723 h/năm đang gây khó khăn trong việc vận hành an toàn hệ thống điện, chưa kể loại hình nguồn điện này (gió và mặt trời) khá bất ổn khi không có nắng, hoặc không có gió. Vì vậy, để đảm bảo an toàn vận hành hệ thống điện cần có thêm nguồn điện dự phòng nhằm đáp ứng cho nhu cầu của hệ thống khi thiếu hụt nguồn cung đột ngột từ điện gió và điện mặt trời. Nguồn điện dự phòng cần có tính năng khởi động nhanh, tính linh hoạt cao, hòa lưới kịp thời khi thiếu hụt công suất. Nguồn điện dự phòng khẩn cấp này chỉ có thể là từ thủy điện, điện khí, hoặc thủy điện tích năng hay hệ thống pin lưu trữ. Tuy nhiên, chỉ có pin lưu trữ, thủy điện và thủy điện tích năng thì thời gian điều chỉnh điện áp mới đảm bảo ổn định nhanh cho hệ thống điện (xem bảng 3).
Thời gian điều chỉnh điện áp của các loại nguồn điện
Từ bảng 3 cho thấy, ngay cả tua bin khí là loại hình nguồn điện có tính linh hoạt mang tải cao thì thời gian điều chỉnh điện áp cũng gấp 7-8 lần so với thủy điện. Vì vậy, cần thiết phải tăng thêm nguồn thủy điện (bao gồm cả thủy điện tích năng) vào nguồn cung cho hệ thống khi nguồn năng lượng tái tạo từ gió, mặt trời đang là xu hướng phát triển trên thế giới và cả ở Việt Nam, trong khi hệ thống pin lưu trữ năng lượng đến thời điểm hiện tại chưa thực sự phát triển mạnh do giá cả chưa hợp lý khi đầu tư xây dựng loại hình lưu trữ này. Tuy nhiên, tiềm năng nguồn thủy điện của nước ta hầu như không còn dư địa để phát triển do chúng ta đã khai thác tối ưu tất cả nguồn thủy năng sẵn có của các con sông trên cả nước, trừ một số nhà máy thủy điện nhỏ còn có thể tiếp tục đầu tư xây dựng. Trong bối cảnh như vậy, chúng ta cần làm gì để tận dụng tối đa ưu thế của thủy điện trong vận hành hệ thống điện?
Đến nay chúng ta đã xây dựng và đưa vào vận hành 97 nhà máy thủy điện có công suất từ 30 MW trở lên, với tổng công suất lắp đặt là 18.065 MW, riêng EVN sở hữu 32 nhà máy thủy điện, với tổng công là 12.628 MW. Trong 32 nhà máy thủy điện của EVN phần lớn có hồ chứa điều tiết nhiều năm, hoặc điều tiết năm như thủy điện: Sơn La, Hòa Bình, Yaly, Trị An v.v... đều có thể xây dựng mở rộng thêm các tổ máy, việc này không những tăng công suất cho hệ thống mà còn tăng cường tính bền vững và hiệu suất của hệ thống điện trong bối cảnh năng lượng tái tạo phát triển rất mạnh.
Hiện nay, các nhà máy thủy điện đang khai thác theo chỉ tiêu kinh tế của những năm trước đây, với số giờ sử dụng công suất khoảng 4.000h/năm và năm 2022 thậm chí con số này lên đến 4.216 h/năm là rất cao. Chỉ số này đến nay không còn phù hợp, do cơ cấu nguồn điện và giá thành điện năng trong hệ thống điện đã thay đổi. Do đó, nếu vẫn giữ nguyên số giờ sử dụng công suất như cũ, sẽ gây lãng phí nguồn năng lượng sạch hiện có và không phát huy được thế mạnh của thủy điện là nâng cao chất lượng điện, mang lại hiệu quả chung cho hệ thống điện.
Kinh nghiệm từ các quốc gia phát triển trên thế giới cho thấy: Số giờ khai thác kinh tế cho thủy điện vào khoảng từ 2.500 - 3.000h/năm tùy thuộc vào tính chất và cơ cấu nguồn điện. Trên cơ sở cơ cấu nguồn điện dự kiến đến năm 2030 của Việt Nam, thủy điện chỉ chiếm tỷ trọng khoảng 21,5% (dự thảo Quy hoạch Điện VIII - Phương án cao, tháng 11/2022) trong hệ thống điện, như vậy, các nhà máy thủy điện ngày càng chuyển dịch thời gian vận hành vào đỉnh của biểu đồ phụ tải (giảm thời gian vận hành, tăng công suất) để phát huy lợi thế, còn các nguồn nhiệt điện sẽ đảm nhận phần chạy đáy biểu đồ phụ tải.
Việc đầu tư mở rộng một số nhà máy thủy điện, nếu thuận lợi sẽ cho phép cung cấp bổ sung công suất phủ đỉnh cho hệ thống điện, đạt mức hợp lý trong việc sử dụng tài nguyên năng lượng tái tạo hiện có của Việt Nam. Mặt khác khi mở rộng, các nhà máy thủy điện sẽ cung cấp thêm một phần năng lượng đáng kể và nâng cao chất lượng điện cho hệ thống điện.
Đối với tác động môi trường, các dự án thủy điện mở rộng không làm tăng tác động xấu, hoặc tăng không đáng kể (chủ yếu là trong trong khu vực bố trí đường dẫn nước và phần nhà máy thủy điện mở rộng), hạn chế được việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong hệ thống điện.
Hiện nay các dự án thủy điện mở rộng khác đều nằm trong chiến lược phát triển năng lượng xanh và bền vững của EVN, qua đó không chỉ tăng cường công suất thủy điện của EVN mà còn tăng cường tính bền vững và hiệu suất của hệ thống điện trong bối cảnh năng lượng tái tạo phát triển rất mạnh ở miền Trung.
Ngoài ra, khi đưa vào vận hành, dự án còn mang lại hiệu quả giảm bớt cường độ làm việc của các tổ máy hiện hữu, qua đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị, tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa.
Hiện tại, dự án Thủy điện Ialy (mở rộng) đáp ứng tiến độ thi công và đang phấn đấu năm 2024 đưa vào vận hành, còn dự án Thủy điện Hòa Bình (mở rộng) đã được chấp thuận thi công trở lại (do sự cố sạt lở taluy hố móng nhà máy nên phải tạm dừng để xử lý, khắc phục sự cố), vì vậy, hiện nay trên công trường thi công dự án đang nỗ lực phấn đấu với mức cao nhất nhằm đưa công trình vào vận hành đúng, hoặc vượt kế hoạch đã đề ra. Tiếp đến, EVN đã có kế hoạch xây dựng dự án Thủy điện Trị An (mở rộng).
Ngoài việc mở rộng các nhà máy thủy điện hiện có và tiếp tục đầu tư xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ có hiệu ích cao về kinh tế - kỹ thuật - môi trường, thì cần phát triển thủy điện tích năng (TĐTN). TĐTN không sản xuất thêm điện năng, mà chỉ góp phần điều hòa lượng điện theo sự thay đổi phụ tải trong ngày giữa lúc cao điểm và lúc thấp điểm. TĐTN có nhiệm vụ “phủ đỉnh - điền đáy” làm san bằng hơn biểu đồ phụ tải, hỗ trợ các nhà máy điện khác hoạt động hiệu quả hơn, nhất là khi điện gió, mặt trời đang là xu hướng phát triển mạnh.
Đối với TĐTN ở chế độ phát điện, tua bin - máy phát điện có thể phản ứng rất nhanh với độ lệch tần số, giống như vận hành thủy điện thông thường, do đó làm tăng thêm sự cân bằng và ổn định tổng thể của lưới điện. Ở cả chế độ tua bin và máy bơm, kích từ máy phát - động cơ có thể thay đổi để góp phần vào tải công suất phản kháng và ổn định điện áp. Quá trình tích năng nhờ bơm rồi phát điện trở lại sẽ gây tổn thất năng lượng, hiệu suất thông thường đạt chừng 70% - 85% đầu vào. Tuy nhiên, theo tính toán về kinh tế, giá điện năng vào giờ thấp điểm rẻ và giá bán điện năng đắt hơn vào cao điểm sẽ giải quyết vấn đề hiệu quả khi đầu tư xây dựng TĐTN, song tác dụng việc điều hòa nguồn điện mang lại lợi ích lớn hơn nhiều.
Theo kết quả nghiên cứu của Tư vấn Quốc tế Lahmeyer International năm 2016 về “Chiến lược phát triển nguồn điện tích năng tại Việt Nam”, tiềm năng phát triển thủy điện tích năng của nước ta có thể đạt 12.500 MW. Trước mắt, với 3 vị trí thuộc tỉnh Sơn La (Mộc Châu, Đông Phù Yên và Tây Phù Yên, với tổng công suất 3.100 MW) thuộc trung tâm phụ tải ở miền Bắc và các vị trí thuộc tỉnh Ninh Thuận (Bắc Ái, Ninh Sơn và Phước Hòa) và Hàm Thuận Bắc thuộc tỉnh Hàm Thuận, với tổng công suất 7.200 MW thuộc trung tâm năng lượng tái tạo của miền Trung là những nơi rất phù hợp để xây dựng các nhà máy TĐTN trong thời gian tới.
Hiện nay, TĐTN Bắc Ái, với công suất 1.200 MW đã khởi công từ đầu năm 2021 và theo tiến độ thì vào năm 2028 sẽ đưa vào vận hành. Tuy nhiên, theo thông tin từ EVN dự án TĐTN Bác Ái sẽ bị chậm với nhiều lý do về thủ tục pháp lý và có khả năng phải lùi đến năm 2030 mới đưa vào vận hành.
Chúng ta đã có kinh nghiệm xây dựng và vận hành trên 400 nhà máy thủy điện lớn, nhỏ và bản chất TĐTN về phần công trình xây dựng hoàn toàn giống như nhà máy thủy điện thông thường, chỉ có khác ở phần thiết bị - đó là lắp đặt tua bin thuận nghịch, hoặc sử dụng hai hệ thống tua bin (máy bơm và máy phát - động cơ) mà thôi. Đáng tiếc là vì thủ tục pháp lý mà dự án TĐTN Bác Ái chậm tiến độ đưa vào vận hành và phải tiếp tục giảm phát nguồn điện NLTT là lãng phí tài nguyên thiên nhiên và gây thiệt hại cho nhà đầu tư dạng năng lượng này.
Nhìn sang Thái Lan - quốc gia này có những bước đi vững chắc trong việc phát triển TĐTN nhằm hỗ trợ vận hành hệ thống điện an toàn và hiệu quả. Tổng công suất của hệ thống điện Thái Lan tính đến cuối năm 2021 là 46.622 MW, trong đó công suất từ NLTT là 5.200 MW, chiếm khoảng 11% tổng công suất toàn hệ thống (dân số Thái Lan khoảng 70 triệu người, Việt Nam khoảng 99 triệu người). Nếu so sánh cùng mặt bằng năm 2021 tổng công suất hệ thống điện chúng ta đạt 76.620 MW, trong đó công suất từ nguồn NLTT là 20.670 MW, chiếm tỷ trọng 27% so với tổng công suất toàn hệ thống. Như vậy, tỷ trọng công suất NLTT trong hệ thống điện Việt Nam cao gấp hơn 2 lần so với Thái Lan. Và tổng công suất nguồn điện của Thái Lan chỉ ở mức 60,8% so với tổng công suất hệ thống điện Việt Nam, nhưng Thái Lan đã xây dựng và vận hành 3 nhà máy TĐTN với tổng công suất 1.530 MW, trong đó TĐTN Srinakarin (công suất 360 MW), Bhumibol (công suất 170 MW), Lam Ta Khong (công suất 1000 MW).
Tương quan dân số và tổng công suất lắp đặt của hệ thống điện Việt Nam và Thái Lan - thời điểm năm 2021 (xem bảng 4).
So sánh dân số và tổng công suất toàn hệ thống điện giữa Việt Nam và Thái Lan, tính đến cuối năm 2021.
Để đảm bảo vận hành ổn định hệ thống điện, Chính phủ Thái Lan đã có kế hoạch phát triển thêm các nhà máy TĐTN trong tương lai, với tổng công suất 3,94 GW và điện lượng 30 GWh, bao gồm: TĐTN Chulabhorn (800 MW, điện lượng 6,4 GWh), dự kiến đưa vào vận hành thương mại năm 2034; Vajiralongkorn (900 MW, điện lượng 6,2 GWh), dự kiến đưa vào vận hành thương mại năm 2036; Srinagarind (800 MW, điện lượng 7,6 GWh), dự kiến đưa vào vận hành thương mại năm 2037; Khirithan (660 MW, điện lượng 4,3 GWh) và Kathun (780 MW, điện lượng 5,4 GWh).
Phân tích số liệu từ bảng 4 cho thấy: Dân số Thái Lan chỉ bằng khoảng 70% dân số Việt Nam, nhưng thu nhập bình quân đầu người/năm (2021) gấp đôi Việt Nam. Còn tổng công suất hệ thống điện Thái Lan chỉ bằng khoảng 60% tổng công suất hệ thống điện nước ta và công suất NLTT chỉ bằng ¼ tổng công suất NLTT của Việt Nam, nhưng hệ thống điện Thái Lan đã có 1.530 MW từ TĐTN đã đưa vào hoạt động với nhiệm vụ phủ đỉnh - điền đáy nhằm vận hành an toàn, hiệu quả và tin cậy cho hệ thống điện. Trong khi đó, đến thời điểm hiện nay, Việt Nam chưa có nhà máy TĐTN nào được đưa vào vận hành (hiện có TĐTN Bác Ái đang thi công).
Theo Dự thảo Quy hoạch điện VIII - Phương án cao (tháng 11/2022): Đến năm 2030 chúng ta sẽ có 2.700 MW từ TĐTN, pin lưu trữ được đưa vào vận hành trong hệ thống điện và đến năm 2050, nguồn tích năng này sẽ đạt con số 39.700 MW. Từ đây đến năm 2030 chỉ còn 7 năm nữa, nhưng hiện tại Quy hoạch Điện VIII vẫn chưa được Chính phủ phê duyệt. Do vậy, câu hỏi đặt ra là: Ngoài TĐTN Bác Ái đang có nguy cơ chậm tiến độ (đưa vào vận hành năm 2028), chúng ta cần thêm 1.500 MW (bao gồm TĐTN và pin lưu trữ) dự kiến được đưa vào vận hành theo thời gian nêu trên liệu có khả thi?
Thay cho lời kết:
Mở rộng các nhà máy thủy điện hiện có và phát triển TĐTN là hướng đi đúng đắn trong chiến lược phát triển năng lượng xanh và bền vững của EVN. Tuy nhiên, không phải nhà máy thủy điện nào cũng có khả năng mở rộng mà phụ thuộc vào công trình có hồ chứa lớn, điều tiết nhiều năm, hoặc điều tiết năm thì mới đủ điều kiện mở rộng. Điều đó có nghĩa là việc mở rộng các nhà máy thủy điện trong tương lai cũng bị giới hạn về số lượng và công suất, cho nên cần tiếp tục nghiên cứu, tính toán, lựa chọn những công trình thủy điện nhỏ có hiệu quả cao về kinh tế - kỹ thuật - môi trường để tiếp tục đầu tư, xây dựng nhằm khai thác tối đa nguồn thủy năng của nước ta, ước tính có thể khai thác tối đa đến 120 tỷ kWh/năm (năm 2022 đã khai thác được 95,054 tỷ kWh).
Ngoài ra, tiềm năng phát triển TĐTN của nước ta tuy không lớn, chỉ ở mức 12.500 MW (theo số liệu quy hoạch đã có), tuy nhiên, bước đầu tiến hành thi công TĐTN Bác Ái với công suất 1.200 MW mà đã chậm tiến độ vì công tác phê duyệt thủ tục đầu tư bị kéo dài thì thật đáng tiếc. Do đó, để phát huy hiệu quả khi mở rộng các nhà máy thủy điện hiện có và phát triển TĐTN phải có những chính sách phù hợp, kịp thời mới đảm bảo phát triển, trong đó, cần có hành lang pháp lý về giá điện cho giờ cao điểm, thấp điểm (do Bộ Công Thương ban hành), đảm bảo tính khả thi của dự án sẽ thu hút được đông đảo các nhà đầu tư vào lĩnh vực này, giảm gánh nặng tài chính cho EVN.
Hy vọng, Quy hoạch điện VIII sẽ sớm được Chính phủ phê duyệt để làm căn cứ phát triển ngành điện, đảm bảo an ninh năng lượng, thực hiện nguyên tắc “điện đi trước một bước”, góp phần thực hiện thắng lợi mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Xu thế phát triển năng lượng gió, mặt trời là tất yếu để thay thế dần năng lượng hóa thạch và giảm phát thải khí nhà kính trong khi hệ thống pin lưu trữ chưa phát triển (vì lý do giá thành hiện nay còn cao), thì vai trò của thủy điện và TĐTN trong việc vận hành phủ đỉnh biểu đồ phụ tải là vô cùng quan trọng - đó là dự phòng công suất phát, giúp ổn định hệ thống, điều chỉnh tần số, là công cụ giúp điều độ hệ thống điện quốc gia vận hành ổn định, an toàn, tin cậy.
TS. NGUYỄN HUY HOẠCH - TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM
Tài liệu tham khảo:
[1] . Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia thời kỳ 2021 – 2030 tầm nhìn đến năm 2045. Viện Năng lượng. Báo cáo Dự thảo tháng 11/2022.
[2] TS. Nguyễn Huy Hoạch. Thủy điện trong bối cảnh điện gió, điện mặt trời chiếm ưu thế: Chính sách của Thái Lan. NangluongVietNam online. 29/12/2022. 08:14
